DE2315794A1 - SAVING DISPLAY EAR - Google Patents
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Description
Büblinoen, den 22. März 1973 ker-aaBüblinoen, March 22, 1973 ker-aa
Anmelderin: International Business MachinesApplicant: International Business Machines
Corporation, Arraonk, N.Y. 1O5O4Corporation, Arraonk, N.Y. 1O5O4
Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenzeichen der Anmelderin: YO 971 070Official file number: New registration File number of the applicant: YO 971 070
Die Erfindung betrifft eine speichernde Elektronenstrahlröhre für Anzeigezwecke. - Es wird eine bistabile speichernde Anzeigeröhre beschrieben mit einer elektrolumineszenten Schicht, auf deren innerer Oberfläche mit einer Elektronenstrahlkanone aufgebrachte Informationen gespeichert werden können. Mit Hilfe der Elektronenstrahlkanone wird das Potential der inneren Oberfläche der elektrolumineszenten Schicht in den einzuschaltenden Bezirken auf das Potential einer vorgesehenen Kollektorelektrode gebracht. Ein Wechselspannungssignal wird zur Einwirkung auf die elektrolumineszente Schicht durch eine auf deren äußerer Oberfläche aufliegende transparente leitende Schicht zur Einwirkung gebracht, wobei ein Wechselfeld in den eingeschalteten Bezirken unter Ausbildung von Lumineszenz auftritt.The invention relates to a storing cathode ray tube for display purposes. - It becomes a bistable storage indicator tube described with an electroluminescent layer, on its inner surface with an electron beam gun applied information can be stored. With the help of the electron beam gun, the potential of the inner Surface of the electroluminescent layer in the to be switched on Districts brought to the potential of a designated collector electrode. An alternating voltage signal becomes the effect on the electroluminescent layer by one on their applied transparent conductive layer on the outer surface, with an alternating field in the switched on Districts with the formation of luminescence occurs.
Eine bei herkömmlichen bistabilen Zweistrahl-Röhren gegebene Eigenschaft ist deren geringe Helligkeit. Z.B. bietet eine tpyische Zweistrahlröhe mit Ausnützung des kathodolumineszenten Effektes eine zu geringe Helligkeit bei langspeichernden Betrachtungszeiten. Um bei solchen kathodolumineszenten bistabilen Röhren eine ausreichende Funktionsstabilität^zu erzielen, muß mit relativ niedrigen Gleichspannungen gearhjjfl|tet werden, um mit solchen Röhren andererseits eine ausreichende Helligkeit zu erzielen, muß mit hohen Strahlstärken gearbeitet werden. Wegen derThis is the case with conventional bistable two-beam tubes Their characteristic is their low brightness. E.g. offers a typical two-beam height with utilization of the cathodoluminescent Effect a too low brightness with long storage viewing times. In order to be bistable with such cathodoluminescent Tubes to achieve sufficient functional stability ^ must can be used with relatively low DC voltages in order to be able to use On the other hand, to achieve sufficient brightness for such tubes, high beam intensities have to be used. Because of the
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der Kathodolumineszenz eigenen Besonderheit des Lichterzeugungsmechanismus führen relativ hohe Strahlstärken zur Erzeugung ausreichender Helligkeit andererseits zu einer kurzen Lebensdauer des kothodolumineszenten Materials. Daher weisen nach dem Stande der Technik bekannte Speicher- und Anzeigeeinrichtungen ,J insbesondere solche, die auf dem kathodolumineszenten Effekt beruhen, geringe Helligkeit und kurze Lebensdauer auf. Zum Stande der Technik sei auf die Veröffentlichung im IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 13, No. 9, Februar 1971, Seite 2513 hingewiesen.The peculiarity of the light generating mechanism inherent in cathodoluminescence leads to relatively high beam intensities for generating sufficient brightness on the other hand, to a short life of the kothodoluminescent material. Therefore, the technique known storage and display devices, J have, in particular those based on the cathodoluminescent effect, low brightness and short life according to the state. Regarding the state of the art, please refer to the publication in the IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 13, No. 9 February 1971, page 2513.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer bistabilen Speicher- und Anzeigeröhre mit gegenüber dem Stande der Technik erhöhter Helligkeit und verbesserter Lebensdauer; wahlweise soll nur Speichern oder Speichern mit Anzeigen durchführbar sein; die Helligkeit soll einstellbar sein und sowohl die Elektrolumineszenz als auch die Kathodolumineszenz ausgenutzt werden. - ·The object of the present invention is to provide a bistable storage and display tube with increased brightness and improved service life compared to the prior art; alternatively, it should only be possible to save or save with displays; the brightness should be adjustable and both the electroluminescence as well as the cathodoluminescence exploited will. - ·
Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. The solution to this problem is characterized in claim 1. Advantageous refinements are described in the subclaims.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen und des nachfolgenden Textes erläutert. An embodiment of the invention is explained with reference to the drawings and the following text.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 einen Schnitt durch die bistabile Speicher- undFig. 1 shows a section through the bistable memory and
Anzeigeröhre entsprechend der vorliegenden Erfindung undDisplay tube according to the present invention and
Fig. 2 den Verlauf der Sekundäre lektronenausbeute beimFig. 2 shows the course of the secondary electron yield in
gewählten elektrolumineszenten Anzeigematerial in Abhängigkeit von der aufgewendeten Elektronenenergie. chosen electroluminescent display material depending on the electron energy used.
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Die Gesamt anordnung gemäß Fig. 1 entspricht den Spielarten bekannter Kathodenstrahlröhren. Herkömmliche Zweistrahl-Speicherröhren sineUin. dieser Art und Weise aufgebaut. Bei herkömmlichen kathodolumineszenten Speieherröhren besteht jedoch die Schicht 1 aus kathodolumineszentem Material, wohingegen bei der Ausführung nach der vorliegenden Erfindung das Material der Schicht 1 elektrolumineszent ist. Zusätzlich weist die jAnor^ung^gemJ Fig. 1 gegenüber herkömmlichen kathodolumineszenten Speicherröhren einanfeinen. Gitterkollektor 3 vor der Schicht 1 und eine Anode 5 dahinter auf. Eine Wechselspannung von einer Wechsel- ■ Spannungsquelle 7 wird dieser Anode 5 zugeführt. Nähere Einzelheiten dazu werden noch beschrieben, insbesondere eine Betriebsweise, die bisher bei Speicherröhren noch nicht bekannt war.The overall arrangement shown in FIG. 1 corresponds to the types of games known Cathode ray tubes. Conventional two-beam storage tubes sineUin. built this way. With conventional However, the layer is made up of cathodoluminescent spider tubes 1 made of cathodoluminescent material, whereas in the embodiment according to the present invention the material of the layer 1 is electroluminescent. In addition, the jAnor ^ ung ^ acc Fig. 1 compared to conventional cathodoluminescent storage tubes fine-tune. Grid collector 3 in front of layer 1 and one Anode 5 behind it. An alternating voltage from an alternating voltage source 7 is fed to this anode 5. More details in addition, a description will be given of, in particular, a mode of operation that was previously not known in the case of storage tubes.
Die Speicherröhre 9 selbst kann nach Röhrenmaterial und -aufbau üblichen Speicherröhren entsprechen. Z.B. kann die Röhre 9 aus Glas bestehen. Die mit 11 bezeichnete Elektronen-Schreibstrahlkanone mit hoher Energie soll ebenfalls bekannter Ausführungsart sein. Die Elektronenquelle 13 dient zur Aussendung von Elektronen durch eine Fokussiereinrichtung 15 hindurch zu den senkrechten und waagerechten, durch Ablenkelektroden 17, 19 und 21 erzeugten Ablenkfeldern. Die Elektroden 17 und 19 dienen zur senkrechten Ablenkung des Elektronenstrahls, wohingegen die Elektrode 21 und ihre dahinterliegende nicht sichtbare Partnerin zur horizontalen Ablenkung dienen.The storage tube 9 itself can correspond to conventional storage tubes in terms of tube material and construction. For example, the tube 9 can be made from Made of glass. The high energy electron beam gun indicated at 11 is also said to be of a known type be. The electron source 13 is used to emit electrons through a focusing device 15 to the perpendicular and horizontal ones generated by deflection electrodes 17, 19 and 21 Deflection fields. The electrodes 17 and 19 are used for vertical Deflection of the electron beam, whereas the electrode 21 and its partner not visible behind it to the horizontal Serve as a distraction.
Entsprechend herkömmlichen Ausführungsarten überfluten Elektronenstrahler 23 und 25 durch zugehörige Fokussiereinrichtungen 27 und 29 hindurch die gesamte Oberfläche der elektrolumineszenten Schicht 1 mit Elektronen relativ niedriger Energie. Die Strahler 23 und sind mit dem negativen Pol von Spannungsquellen 31 und 33 verbunden, wohingegen die Oberfläche der Schicht 1 über den Kollektor 3 geerdet ist. In üblicher Weise ist -die Elektronenquelle 13 für Elekronen hoher Energie mijt. dem negativen Pol einer Sp annungs quelle 35 verbunden, deren positiver Pol andererseits geerdet ist. Als Beispiel für eine solche Elektronenquelle hoher Energie soll eineAccording to conventional designs, electron guns flood 23 and 25 by associated focusing devices 27 and 29 through the entire surface of the electroluminescent layer 1 with electrons of relatively low energy. The emitters 23 and are connected to the negative pole of voltage sources 31 and 33, whereas the surface of the layer 1 is grounded via the collector 3. In the usual way, the electron source 13 is for High energy electrons with. the negative pole of a voltage source 35 connected, the positive pole of which is on the other hand grounded. As an example of such a high-energy electron source, a
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Quelle 13 an - 2 kV genannt werden. Die Spannungsquellen 31 und 33 mögen z.B. -300 V hergeben. Die angegebenen Spannungswerte sind jedoch nur Beispiele; sie können im Bereich von 100 bis zu einigen 100 V liegen.Source 13 at - 2 kV. The voltage sources 31 and 33 may give e.g. -300 V. However, the voltage values given are only examples; they can range from 100 up to a few 100 V.
Der Kollektor 3 ist, wie bereits genannt wurde, geerdet und dient als Kollektor für Sekundärelektronen, die von der elektrolumineszenten Schicht 1 zurückgeworfen werden. Dieser Kollektor kann andererseits auch in anderer Form ausgebildet sein, z.B. als Ring, und kann auch an einem anderen Potential liegen, das genügend positiv gegenüber den anderen aktiven Teilen der Röhre ist. -.-■;■■■; The collector 3 is, as already mentioned, grounded and serves as a collector for secondary electrons which are reflected back by the electroluminescent layer 1. On the other hand, this collector can also be designed in a different shape, for example as a ring, and can also be at a different potential which is sufficiently positive with respect to the other active parts of the tube . -.- ■; ■■■;
Die elektrolumineszente Schicht 1 kann aus irgendeinem bekannten elektrolumineszenten Material bestehen, z.B. aus einem elektrolumineszenten Phosphoriteszenten in gepulverter Form in einem anorgangischen dielektrischen Binder. Z.B. kann kupferdotiertes Zinksulfid in einem Glasbinder verwendet werden. Entsprechender Stand der Technik ist durch die US-PS 3 313 652 gegeben. Eine Alternativausführung kann darin bestehen, daß die elektrolumineszente Schicht mit einer anderen Schicht hoher Sekundärelektronenäusbeute überzogen ist.The electroluminescent layer 1 can be made of any known electroluminescent material, e.g. electroluminescent phosphoritescent in powdered form in an inorganic dielectric binder. For example, copper-doped zinc sulfide can be used in a glass binder. More appropriate Prior art is given in U.S. Patent 3,313,652. An alternative embodiment can consist in that the electroluminescent layer with another layer of high secondary electron yield is covered.
Entsprechend der Anzeigeaufgabe der vorliegenden Erfindung muß die leitfähige Anode 5 gemäß Fig. 1 durchsichtig sein. Dazu können bekannte durchsichtige Leitermaterialien verwendet werden wie z.B. die Oxyde von Zinn, Indium oder Kupfer oder dünngeätzte andere Metallschichten. So könnte z.B. auch eine Schicht von Kupferjodid verwendet werden. Bei der Herstellung kann entweder die elektrolumineszehte Schicht 1 auf der Schicht der Anode 5 oder umgekehrt aufgebracht werden. Nach Anbringung der Schichten 1 und 5 in der Röhre 9 wird die Röhre mit einer transparenten Schicht 37 versiegelt, die z.B. aus relativ dickem Glas besteht.According to the display object of the present invention, the conductive anode 5 as shown in FIG. 1 must be transparent. In addition For example, known transparent conductor materials can be used such as the oxides of tin, indium or copper or thinly etched ones other metal layers. For example, a layer of copper iodide could also be used. When manufacturing can either the electroluminescent layer 1 on the layer of the anode 5 or vice versa. After applying the layers 1 and 5 in the tube 9, the tube is covered with a transparent one Layer 37 sealed, which for example consists of relatively thick glass.
Im Gegensatz zu kathodolumineszentem Material, das Licht beimIn contrast to cathodoluminescent material, the light when
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Elektronenbeschuß seiner Oberfläche aussendet, erzeugt elektrolumineszentes Material Licht unter Einfluß eines durch es hindurchwirkenden Wechselspannungsfeldes. Beim Vorhaben, solche Wechselfelder selektiv auf bestimmte Bezirke elektrolumineszenten Materials zu Anzeigezwecken einwirken zu lassen, ergeben sich einige Schwierigkeiten. Nach der vorliegenden Erfindung wird das Wechselfeld nur in ausgewählten Bezirken der elektrolumineszenten Schicht 1 zur Auswirkung gebracht, wenn gespeichert und angezeigt werden soll. Dazu werden die Sekundäremissionseigenschaften des elektrolumineszenten Materials und die Einwirkungen der Elektronenstrahler gemäß Fig. 1 ausgenutzt. Dazu läßt die Wechselspannungsquelle 7, die auch mit V p bezeichnet ist, ein Wechselfeld durch die elektrolumineszente Schicht 1 in den Bezirken einwirken, in denen die Schreibkanone 11 entsprechend den zu speichernden und gegebenenfalls anzuzeigenden Informationen Ladungen aufgebracht hat. Somit wird immer dann sichtbares Licht erzeugt, wenn das elektrische Wechselfeld durch die Schicht 1 hindurchwirkt. Zur Erklärung sollen alle die Bezirke der lumineszenten Schicht 1, bei denen die Lichterzeugungsbedingung entsprechend dem Einschreiben von Ladung gegeben ist, als eingeschaltet betrachtet werden. Die nichtgeladenen Bezirke sollen andererseits als ausgeschaltet bezeichnet werden. Wechselfelder durch die lumineszente Schicht 1 hindurch werden dann in den eingeschalteten Bezirken erzeugt, indem die geladenen Oberflächenbezirke mit dem Potential des Gitterkollektors 3 durch herausgeschleuderte Sekundaerelektronen verbunden werden .Die Bezirke der elektrolumineszenten Schicht 1, die ungeladen sind, v/erden nicht durch Elektronen von den Elektronenstrahl lern beaufschlagt; sie weisen kein Viechseifeld . unter dem Einfluß der Wechselspannungsquelle 7 auf. Die Aufgabe der Gleichspannungsquelle (V ) ist die Vorspannung der elektrolumineszenten Schicht 1 zur Vermeidung von unerwünschten Leckströmen. Mittels der Gleichspannungsquelle 39 wird ein Arbeitspunkt für die Schicht 1 so gewählt, daß sich bei den angelegten Wechselpotentialen keine Durchbrüche ergeben.Emits electron bombardment on its surface, electroluminescent material generates light under the influence of an alternating voltage field acting through it. When planning to selectively act on certain areas of electroluminescent material such alternating fields for display purposes, some difficulties arise. According to the present invention, the alternating field is brought into effect only in selected areas of the electroluminescent layer 1 when it is to be stored and displayed. For this purpose, the secondary emission properties of the electroluminescent material and the effects of the electron guns according to FIG. 1 are used. For this purpose, the alternating voltage source 7, which is also denoted by V p , allows an alternating field to act through the electroluminescent layer 1 in the areas in which the writing gun 11 has applied charges in accordance with the information to be stored and possibly displayed. Thus, visible light is always generated when the alternating electrical field acts through the layer 1. For explanation, all the regions of the luminescent layer 1 in which the light generation condition corresponding to the writing of charge is established should be regarded as being turned on. The uncharged districts, on the other hand, should be designated as disabled. Alternating fields through the luminescent layer 1 are then generated in the switched-on areas in that the charged surface areas are connected to the potential of the grid collector 3 by ejected secondary electrons. The areas of the electroluminescent layer 1 that are uncharged, v / ground not acted upon by electrons from the electron beam learn; they have no animal field. under the influence of the AC voltage source 7. The task of the direct voltage source (V) is to bias the electroluminescent layer 1 in order to avoid undesired leakage currents. By means of the direct voltage source 39, an operating point for the layer 1 is selected so that no breakdowns occur with the applied alternating potentials.
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— D ~ '- D ~ '
Fig. 2 zeigt die typische Elektronenemissionsausbeute als Funktion der Elektronenenergie bei herkömmlichen elektrolumineszenten Phosphoriteszenten. Die horizontale Gerade durch die Kennlinie hindurch entspricht δ = l, wobei δ das Ausb eute verhältnis von zurückkommenden Elektronen zu auf das Material aufgebrachten Primärelektronen ist. Dabei werden zweierlei Arten von Elektronen rückemittiert; einerseits echte Sekundärelektronen und dazu zurückgeschleuderte oder reflektierte Primärelektronen. Wenn die Elektronenenergie null oder negativ ist, was dem Bereich links der Ordinate entspricht, ist δ = l. D.h., daß alle Elektronen, die in die Nähe des betrachteten Materials eindringen, nicht genügend Energie aufweisen, darin Sekundärelektronen zu erzeugen; sie werden nur unter einem l:l-Verhältnis zurückgeschleudert bzw. reflektiert. Dies entspricht einem Gleichgewichtszustand und wird in Fig. 2 mit V„Al bezeichnet. Wenn die Elektronenenergie von VEq. ausgehend größer gemacht wird, nimmt die Ausbeute δ ab. Diese Abnahme bedeutet, daß mehr Elektronen in das elektrolumineszente Material hineingeschickt werden als herauskommen. Damit nimmt das Material Ladung auf. Bei V001 wird die Ausbeute wiederum 1 und darüber hinausgehend läßt sich erkennen, daß mehr Elektronen aus dem Material herauskommen als hineingegeben werden. Dieser Punkt ist unstabil, da jede Veränderung der Elektronenenergie entweder eine Tendenz nach V__. oder nach V„_ bewirkt. Die gestrichelte Linie, die vom Kulminationspunkt der Kennlinie zwischen V0 und V__,„ ausgeht, stellt die normale Abnahme der Ausbeute dar, die bei der weiteren Erhöhung der Elektronenenergie sich einstellen würde. Bei V"CR2 ergibt sich wiederum eine Ausbeute δ = 1. Die ausgezogene Kennlinie durch V- hindurch ergibt sich durch den Einfluß des Gitterkollektors 3 neben der elektrolumineszenten" Schicht 1. Die Einstellung des Gitterkollektors 3 auf das entsprechende Potential bewirkt die Veränderung des Ausbeuteverlaufs und die Erzielung eines Gleichgewichtpunktes beiFig. 2 shows the typical electron emission yield as a function of the electron energy in conventional electroluminescent phosphoritescenters. The horizontal straight line through the characteristic curve corresponds to δ = 1, where δ is the yield ratio of returning electrons to primary electrons applied to the material. Two types of electrons are emitted back; on the one hand, real secondary electrons and, in addition, thrown back or reflected primary electrons. When the electron energy is zero or negative, which corresponds to the area on the left of the ordinate, δ = 1. This means that all electrons that penetrate into the vicinity of the material under consideration do not have enough energy to generate secondary electrons in it; they are only thrown back or reflected at a 1: 1 ratio. This corresponds to a state of equilibrium and is denoted in FIG. 2 by V "A1. When the electron energy of V E q. is made larger starting out, the yield δ decreases. This decrease means that more electrons are sent into the electroluminescent material than come out. This means that the material takes on a charge. At V 001 the yield becomes 1 again, and beyond that it can be seen that more electrons come out of the material than are put into it. This point is unstable because any change in electron energy either has a tendency towards V__. or after V "_ causes. The dashed line, which starts from the culmination point of the characteristic between V 0 and V__, “represents the normal decrease in the yield that would occur with a further increase in the electron energy. At V " CR 2 there is again a yield δ = 1. The solid curve through V- results from the influence of the grid collector 3 next to the electroluminescent" layer 1. Setting the grid collector 3 to the corresponding potential changes the yield curve and the achievement of a point of equilibrium
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Um eine gute Sekundäremissionsausbeute mit dem elektrolumineszenten Material der Schicht 1 zu erzielen, müssen die Elektronen das Schichtmaterial mit einer Energie im Bereich zwischen V^n, und V-^0 erreichen. Um nach dem Grundgedanken der vorliegenden Erfindung ein konstantes Gleichgewicht im betrachteten Elektronenenergiebereich zu erzielen, wird der Gitterkollektor 3 dicht neben der elektrolumineszenten Schicht 1 angebracht und mit einem wenig negativeren Potential verbunden. Es soll beim Betrieb einer Anordnung gemäß Fig. 1 angenommen werden,· daß ausgangs keine Ladungen auf der Schicht 1 vorhanden sind. Dies entspricht keiner aufgebrachten Information. Dabei werden keine Elektronen von den Elektronenstrahlern 23 und 25 zur Oberfläche des elektrolumineszenten Materials hingezogen. Somit wird auch keine Sekundäremission erzeugt und 6=1 wie beschrieben wurde. Dieser Zustand entspricht dem Gleichgewichtspunkt VQ gemäß Fig. 2. Da das elektrolumineszente Material der Schicht 1 nicht durch die Elektronen von den Elektronen-trahlern zwecks Erzeugung von Sekundäremission beaufschlagt wird, steht es der inneren Oberfläche IA völlig frei, mit dem an die Anode 5 angelegten· Potential mitzugehen. Somit folgt das Potential der inneren Oberfläche IA der Schicht 1 dem Potential der Wechselspannungsquelle 7, die mit der Anode 5 verbunden ist. Damit ist kein Wechselfeld durch das elektrolumineszente Material hindurch gegeben.In order to achieve a good secondary emission yield with the electroluminescent material of the layer 1, the electrons must reach the layer material with an energy in the range between V ^ n and V ^ 0 . In order to achieve a constant equilibrium in the electron energy range under consideration according to the basic idea of the present invention, the grid collector 3 is attached close to the electroluminescent layer 1 and connected to a less negative potential. When operating an arrangement according to FIG. 1, it should be assumed that initially no charges are present on layer 1. This does not correspond to any applied information. No electrons are attracted by the electron guns 23 and 25 to the surface of the electroluminescent material. Thus, no secondary emission is generated either and 6 = 1 as described. This state corresponds to the equilibrium point V Q according to FIG applied · potential to go along. The potential of the inner surface IA of the layer 1 thus follows the potential of the AC voltage source 7, which is connected to the anode 5. This means that there is no alternating field through the electroluminescent material.
Etwas weitergehend läßt sich erkennen, daß nach dem Verlassen des Gleichgewichtspunktes V__. des elektrolumineszenten Materials die Wechselspannungsquelle 7 auf der Kennlinie gemäß Fig. 2 zu wirken beginnt. Während der ersten positiven Halbquelle trachten Elektronen von den Strahlern 23 und 25, in das elektrolumineszente Material der Schicht 1 einzudringen, wobei entsprechend der Kennlinie δ abnimmt. Da das elektrolumineszente Material der Schicht 1 grundsätzlich als Dielektrikum zu betrachten ist, nimmt dies dabei Ladung auf und akkumuliert diese während sämtlicher noch folgenden positiven Halbwellen. Dabei ergibt sich ein gewisser Selbstvorspannungseffekt, wobei sich nach einigenA little further you can see that after leaving of the equilibrium point V__. of the electroluminescent material the AC voltage source 7 begins to act on the characteristic curve according to FIG. Seek during the first positive half-source Electrons from the emitters 23 and 25 to penetrate into the electroluminescent material of the layer 1, with correspondingly the characteristic curve δ decreases. Since the electroluminescent material of layer 1 is basically to be regarded as a dielectric, this takes up charge and accumulates it during all subsequent positive half-waves. This results in some self-biasing effect, although after some agreement
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Wechselspannungszyklen eine negative liettovorspannung einstellt, die dem Spitzenwert des an die Schicht 1 angelegten Wechselspannungssignals entspricht. Bei dieser erzeugten Selbstvorspannung schwankt das Wechselfeld zwischen null und einem negativen Potential. Entsprechend der Kennlinie ist δ im negativen Energiebereich 1 und keine Sekundärelektronen treten aus. Alternating voltage cycles sets a negative tension bias, that of the peak value of the AC voltage signal applied to layer 1 is equivalent to. With this self-biasing generated, the alternating field fluctuates between zero and a negative potential. According to the characteristic, δ is in the negative energy range 1 and no secondary electrons escape.
Um in anzuwählenden Bezirken des elektrolumineszenten Materials der Schicht 1 den Einschaltzustand zu erreichen, wird die Elektronenschreibkanone 11 verwendet und mit ihrer'Hilfe eine gewünschte Anordnung von Ladungen, auf der inneren Oberfläche IA der Schicht 1 aufgebracht. Dabei lassen sich beliebige Ladungsanordnungen z.B. in der Form von alphanumerischen Zeichen aufbringen. Sobald entsprechende Ladungsbilder auf der Schicht 1"vorhanden sind, ziehen die entsprechenden Ladungen Elektronen von den Elektronenstrahlern 23 und 25 an. Diese angezogenen Elektronen wiederum erzeugen eine Sekundärelektronenemission, die durch den Gitterkollektor 3 aufgesammelt wird. Dabei befindet sich in den aufgeladenen Bezirken entsprechend der aufgebrachten Schrift das elektrolumineszente Material im Gleichaewichtszustand V Λ_In order to achieve the switched-on state in selected areas of the electroluminescent material of the layer 1, the electron gun 11 is used and, with its help, a desired arrangement of charges is applied to the inner surface IA of the layer 1. Any desired charge arrangements, for example in the form of alphanumeric characters, can be applied. As soon as corresponding charge images are present on the layer 1 ″, the corresponding charges attract electrons from the electron guns 23 and 25. These attracted electrons in turn generate a secondary electron emission which is collected by the grid collector 3 Font the electroluminescent material in the state of equilibrium V Λ _
" ' EQ2"'EQ2
gemäß Fig. 2. Die Wirkung des Gitterkollektors 3 auf die rückemittierten Elektronen ist die Verbindung der geladenen Bezirke auf der Oberfläche IA mit Erde. Bei somit geerdeten Bezirken entsprechend des aufgebrachten Ladungsbildes kann die Wechselspannungsquelle 7 nunmehr in diesen Bezirken ein Wechselfeld aufbauen. Dabei wird Elektrolumineszenz in den entsprechenden Bezirken wirksam und ein sichtbares Bild erzeugt.according to FIG. 2. The effect of the grid collector 3 on the back-emitted Electrons is the connection of the charged areas on the surface IA with earth. Correspondingly for areas that are grounded in this way of the charge pattern applied, the alternating voltage source 7 can now build up an alternating field in these areas. Electroluminescence is effective in the corresponding areas and a visible image is generated.
Die Elektronenstrahler 23 und 25 werden somit dazu benutzt, die Oberfläche IA der elektrolumineszenten Schicht 1 in ladungsbeschrifteten Bezirken mit Erde zu verbinden, wobei die an die Anode 5 angelegte Wechselspannung durch das elektrolumineszente Material hindurch ein Wechselfeld und somit Lumineszenz erzeugen kann. In den Bezirken der Fläche IA ohne eingeschriebene Ladungen kann die Fläche im Potential frei mit dem schwankenden PotentialThe electron guns 23 and 25 are thus used to charge-inscribed the surface IA of the electroluminescent layer 1 Districts to connect to earth, the alternating voltage applied to the anode 5 through the electroluminescent Material through an alternating field and thus can generate luminescence. In the districts of the area IA without registered charges the area in the potential can freely match the fluctuating potential
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der Wechselspannungsquelle 7 mitlaufen. Diese genannten Bezirke befinden sich im Auszustand. Wie bereits festgestellt wurde, erzeugt die Schreibkanone 11 einen Strahl viel höherer Energie und Dichte als die Elektronenstrahler 23 und 25. Unter dem Einfluß der Schreibkanone 11 werden somit Zielbezirke in ein energiepositiveres Gebiet zwischen dem ersten Schnittpunkt V und V_ _ gemäß Fig. 2 versetzt. Diese höhere Energie bleibt erhalten, auch wenn die Wechselspannung an der Anode 5 wirkt, solange die folgende Bedingung erfüllt ist:the AC voltage source 7 run along. These named districts are in the off state. As already stated, the writing gun 11 produces a beam of much higher energy and Density than the electron guns 23 and 25. Under the influence of the writing gun 11, target areas become more energy-positive Area between the first intersection point V and V_ _ according to FIG. 2 offset. This higher energy is retained even if the alternating voltage acts on the anode 5 as long as the following Condition is met:
Darin ist J'f die Oberflächenelektronenstrahlung auf die eingeschalteten Bezirke, Jf die Elektronenstrahldichte der Elektronen strahler, C„_ die Kapazitanz pro Flächeneinheit der elektrolumineszenten Schicht und V das Anodenpotential der Anode 5, wobei der Punkt über dem V die Zeitabhängigkeit markiert.Here, J ' f is the surface electron radiation on the switched-on areas, J f is the electron beam density of the electron beam, C "_ is the capacitance per unit area of the electroluminescent layer and V is the anode potential of the anode 5, the point above V marking the time dependence.
Beim gewählten Ausführungsbeispiel kann J' größer sein als CV_,_. unter folgenden Parametern und Bedingungen:In the selected embodiment, J 'can be greater than CV _, _. under the following parameters and conditions:
Schirmfläche == 8 χ 10 cmUmbrella area == 8 χ 10 cm
Dielektrische Konstante = 2ε Dicke des Phosphoreszenten = 75pm Vßp = 200 sin 2 irx 500 χ t Elektronenstrahlerstrom = 2 mADielectric constant = 2ε thickness of the phosphorescent = 75 pm V ßp = 200 sin 2 irx 500 χ t electron beam current = 2 mA
Damit ergibt sich:This results in:
j = = 0,025 mA/cm2 r 80 einj = = 0.025 mA / cm 2 r 80 a
Mit δ-l ungefähr gleich 1, wenn die aufgebrachte Energie kleinerWith δ-l approximately equal to 1, if the applied energy is smaller
ist als V^,.,,, ergibt sich
üyzis as V ^,. ,,, results
üyz
2ε0 2 2ε 0 2
= — j χ 200 χ 2π χ 500 = 0,0148 mA/cm= - j 200 χ 2π χ 500 = 0.0148 mA / cm
3x25xlO~*3x25xlO ~ *
YO 971 O7O 309881/0757YO 971 O7O 309881/0757
und damitand thus
J'f > BP : J 'f > BP:
Die Wechs elspannungsguelle 7 wurde bisher als mit der Anode 5 verbunden betrachtet. Natürlich kann die Anode 5 auch auf festem Potential gehalten werden und der Gitterkollektor 3mit der Wechselspannungsquelle zur Erzeugung des erforderlichen Wechselfeldes gespeist werden.The alternating voltage source 7 was previously known as with the anode 5 considered connected. Of course, the anode 5 can also be kept at a fixed potential and the grid collector 3 with the AC voltage source to generate the required alternating field be fed.
Es ist darauf hinzuweisen, daß zusätzlich zur erzielten Elektrolumineszenz in den ausgewählten Bezirken der Schicht 1 in diesen Bezirken auch eine gewisse Kathodolumineszenz erreichbar ist. Viele elektrolumineszente Materialien ergeben gleichzeitig Kathodolumineszenz. Bei der Verwendung solcher Materialien erzeugen neben der Elektrolumineszenz aufgrund des Wechselfeldes von den Elektronenstrahlern kommende Elektronen, die zu den beschriebenen Bezirken hingezogen werden, auch einen gewissen Betrag von Kathodolumineszenz. Wahlweise kann auch eine dünne Schicht kathodolumineszenten Materials zusätzlich auf der inneren Fläche IA der Schicht 1 aufgebracht werden, womit sowohl Elektrolumineszenz als auch Kathodolumineszenz erzeugbar sind.It should be noted that in addition to the electroluminescence achieved In the selected areas of layer 1, a certain cathodoluminescence can also be achieved in these areas. Many electroluminescent materials give cathodoluminescence at the same time. Generate when using such materials in addition to electroluminescence due to the alternating field of The electrons coming from the electron guns, which are attracted to the described areas, also have a certain amount of Cathodoluminescence. Optionally, a thin layer of cathodoluminescent material can also be applied to the inner surface IA the layer 1 are applied, with which both electroluminescence and cathodoluminescence can be generated.
Es ist ferner darauf hinzuweisen, daß die Grundsätze der vorliegenden Erfindung, gemäß denen anzuwählende Bezirke auf einer Anzeigefläche zu einem gegebenen Potential durchgeschaltet werden, um ein Wechselfeld zur Ausbildung bringen zu können, auch auf andere als elektrolumineszente Anzeigeflächen angewandt werden können. So könnte z.B. anstelle der Schicht 1 eine Anordnung von Flüssigkristallzellen oder Gasentladungszellen verwendet werden. Bei einer solchen Ausbildung wäre die innere Oberfläche der Anzeigefläche in Anlehnung an IA nach Fig. 1 mit einer Schicht sekundärelektronenabgebenden Materials in einem dielektrischen Binder vorzusehen. Dabei könnten Ladungen in Form eines Bild- oder Schriftmusters auf dem Sekundäremissionsmaterial in ähnlicherIt should also be noted that the principles of the present Invention, according to which areas to be selected are switched through to a given potential on a display area, in order to be able to bring an alternating field to training other than electroluminescent display surfaces can be used. For example, instead of layer 1, an arrangement can be used by liquid crystal cells or gas discharge cells. With such a design, the inner surface would be the Display area based on IA according to FIG. 1 with one layer Provide secondary electron donating material in a dielectric binder. Charges could be in the form of a picture or Writing pattern on the secondary emission material in a similar manner
YO 971 070 309881/0757YO 971 070 309881/0757
Weise wie vorbeschriebeh aufgebracht werden. Dann wurden nach der Aufbringung des Ladungsmusters der Elektronenfluß von den Elektronenstrahlern auf das Sekundäremissionsmaterial und die aufgrund dessen heraustretenden und durch den Kollektor gesammelten Sekundärelektronen als Verbindung zu der inneren Oberfläche der Flüssigkristalle oder Gaszellen dienen. Entsprechend könnte ein hindurchwirkendes Wechselfeld zwecks Erzeugung einer sichtbaren Anzeige entwickelt werden. Andere Ausbildungen von Anzeigemechanismen könnten also ebenfalls verwendet werden.Be applied as described above. Then were after the application of the charge pattern of the electron flow from the electron guns to the secondary emission material and the as a result of this, secondary electrons emerging and collected by the collector serve as a connection to the inner surface of the liquid crystals or gas cells. Corresponding an alternating field acting through it could be developed to produce a visual indication. Other trainings from Display mechanisms could also be used.
Bedeutungsvoll ist, daß nach der vorliegenden Erfindung relativ große Strahldichten zur einmaligen Aufbringung der Ladungsmuster nur kurzzeitig erforderlich sind, so daß trotz großer Ladungsdichten die Materiallebensdauer nicht wesentlich beeinflußt wird. Andererseits bietet die vorgeschlagene Lösung bei langer Lebensdauer eine relativ große Anzeigehelligkeit.It is significant that, according to the present invention, relatively large radiation densities for the one-time application of the charge pattern are only required for a short time, so that the material service life is not significantly affected in spite of high charge densities. On the other hand, the proposed solution offers a relatively high display brightness with a long service life.
Trotz der Vorzüge entsprechend der vorliegenden Erfindung hat jedoch jedes elektrolumineszente Material eine begrenzte Lebensdauer. Um beim Ersatz des elektrolumineszenten Materials nicht immer die ganze Röhre austauschen zu müssen, erscheint es vorteilhaft, die innere Beschichtung der Röhre entsprechend der Schicht 1 gemäß Fig. 1 nur als sekundärelektronenemittierendes Material in einem dielektrischen Binder auszubilden. Dabei kann die elektrolumineszente Schicht selbst mit einer aufliegenden durchsichtigen Anodenfläche auf der äußeren Oberfläche der Glasstirnwahd 37 der Röhre angeordnet werden. Die Anode 5 innen würde entfallen und eine Punk-zu-Punkt-Verbindung zwischen der sekundärelektronenemittierenden Schicht und der nun außen liegenden elektrolumineszenten Schicht mit einer durch die Glasstirnfläche 37 hindurchgehendeiAnordnung von Durchführungsstiften vorgesehen. Eine solche Ausbildung wäre analog zur Metallstüranordnung, die bereits im IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 12, Wo. 12, Mai 1970, Seite 2324 beschrieben wurde.However, despite the benefits of the present invention, any electroluminescent material has a finite life. In order not to always have to replace the entire tube when replacing the electroluminescent material, it seems advantageous to the inner coating of the tube corresponding to the layer 1 according to FIG. 1 only as a secondary electron-emitting material in a dielectric binder. The electroluminescent Layer itself with an overlying transparent anode surface on the outer surface of the glass face 37 of the tube. The anode 5 inside would be omitted and a point-to-point connection between the secondary electron-emitting one Layer and the now outer electroluminescent layer with a through the glass face 37 provided through an arrangement of grommet pins. Such a design would be analogous to the metal door arrangement, which have already been published in the IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 12, Wo. 12 May 1970, page 2324.
YO 971 070 309881/0757YO 971 070 309881/0757
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